[发明专利]基于激光双目视觉的双柔性悬臂梁振动测控装置与方法

权利要求书

1.一种基于激光双目视觉的双柔性悬臂梁振动测控装置，其特征在于，包括柔性悬臂梁本体部分、检测部分及驱动控制部分；

所述柔性悬臂梁本体部分包括台座、第一柔性悬臂梁、第二柔性悬臂梁、第一行星减速器、第一伺服电机、第二伺服电机及第二行星减速器；

所述第一柔性悬臂梁与第二柔性悬臂梁串联，第一柔性悬臂梁的一端通过夹板固定在第一行星减速器的输出轴称为固定端，另一端为自由端，第一伺服电机与第一行星减速器连接，所述第二伺服电机及第二行星减速器固定在第一柔性悬臂梁的自由端，所述第二行星减速器的输出轴与第二柔性悬臂梁的一端连接称为固定端，其另一端为自由端，所述第一伺服电机及第一行星减速器由立柱支撑安放在台座上；

所述检测部分包括接触式检测单元及非接触式检测单元；

所述接触式检测单元，包括压电陶瓷传感器及加速度计，所述压电陶瓷传感器设置在柔性悬臂梁宽度方向的中线处，加速度计安装在柔性悬臂梁的自由端中间位置；

所述压电陶瓷传感器及加速度计检测的柔性悬臂梁的振动信号经由电荷放大器放大后，通过Galil运动控制卡将模拟标准电信号转换成数字信号输入到计算机中；

所述非接触式检测单元，包括工业相机、线激光器、滑轨及相机架，工业相机具体为两台，第二柔性悬臂梁定位后的振动范围位于两个工业相机的视场内，工业相机通过云台设置在滑轨上，线激光器设置在两台工业相机的中间位置，且通过滑块置于滑轨上，所述滑轨置于相机架上，所述工业相机拍摄的图像传输到计算机中，获得柔性悬臂梁的弯曲振动，具体过程为：

对线激光器进行标定：线激光器模型由相机模型和激光平面模型组成，相机模型通过对双目相机进行标定得到，激光平面模型可在世界坐标系O_W-X_WY_WZ_W下由下面的方程描述：

ax_W+by_W+cz_W＝1

标定的关键是确定三个参数a、b、c，带有特殊图样的平面标识物进行标定，通过射线投影关系和坐标转换求解激光平面和标识平面的交线上标志点在相机坐标系O_c-X_cY_cZ_c下的坐标，然后利用非线性最小二乘法统合所有以不同视角拍摄的激光平面上的标志点从而确定a，b，c三个参数，激光平面模型和每个相机模型组合起来，可以得到两个单独的单激光条纹传感器模型；

对于单激光条纹传感器模型，其拍摄的光斑图像通过处理近似为像素平面O₀-UV上的一条直线，经由相机模型投射在世界坐标系下O_W-X_WY_WZ_W便是相机拍摄到的激光反射面方程，与激光平面方程共同组成了直线光斑的近似直线方程模型，而光斑直线方程的变化也基本反映了光斑处柔性悬臂梁的位移变化，通过处理得到柔性悬臂梁的弯曲振动；

所述驱动控制部分，包括压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器安装在柔性悬臂梁靠近固定端位置，计算机得到驱动控制信号经过Galil运动控制卡分别输出到电机伺服单元及压电放大电路，电机伺服单元分别驱动第一伺服电机及第二伺服电机，进一步驱动第一及第二柔性悬臂梁固定端的转动；

压电放大电路将驱动控制信号放大后输出到压电陶瓷驱动器中，抑制柔性悬臂梁的弯曲振动。

2.根据权利要求1所述的双柔性悬臂梁振动测控装置，其特征在于，所述压电陶瓷驱动器由8片压电陶瓷片构成，每根柔性悬臂梁粘贴4片，每面2片，对称粘贴，关于每根柔性悬臂梁宽度方向的中线粘贴。

3.根据权利要求1所述的双柔性悬臂梁振动测控装置，其特征在于，所述压电陶瓷传感器由四片压电陶瓷片构成，每根柔性悬臂梁粘贴两片。

4.根据权利要求1所述的双柔性悬臂梁振动测控装置，其特征在于，所述相机架底部设置四个调节脚。